ICS13.040.20

CCSZ11

3502

福建省廈門市地方標(biāo)準(zhǔn)

DB3502/T103—2023

大氣PM2.5的硫來源解析技術(shù)指南穩(wěn)定同

位素法

2023-01-13發(fā)布2023-01-13實(shí)施

廈門市市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB3502/T103—2023

目次

前言...................................................................................1

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語與定義..........................................................................1

4硫同位素組成的測定..................................................................2

5污染來源解析........................................................................4

附錄A.................................................................................7

參考文獻(xiàn)...............................................................................9

II

DB3502/T103—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由廈門市生態(tài)環(huán)境局歸口。

本文件起草單位：廈門市環(huán)境科學(xué)研究院、賽默飛世爾（中國）有限公司、廈門市環(huán)境監(jiān)測站。

本文件主要起草人：王堅(jiān)、黃厔、黃辰、劉艷英、陳森陽、何月云、吳艷聰、鄭昌涌。

本文件為首次發(fā)布。

III

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大氣PM2.5的硫來源解析技術(shù)指南穩(wěn)定同位素法

1范圍

本文件規(guī)定了大氣PM2.5中硫同位素組成的監(jiān)測，污染來源解析方法和技術(shù)要求。

本文件適用于大氣PM2.5的硫污染來源解析。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB3847-2018柴油車污染物排放限值及測量方法

GB17691-2018重型柴油車污染物排放限值及測量方法

GB18352.3-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法

GB/T16157固定污染源排氣中顆粒物和氣態(tài)污染物采樣方法

DZ/T0184.15硫酸鹽中硫同位素組成的測定

HJ656環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工監(jiān)測方法（重量法）技術(shù)規(guī)范

HJ664-2013環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）

HJ836固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定重量法

DB35/T1747大氣二氧化硫（SO2）來源解析技術(shù)指南穩(wěn)定同位素法

《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》（監(jiān)測函〔2020〕8號生態(tài)環(huán)境部2020年5月頒

布）

《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法（第四版增補(bǔ)版）》（國家環(huán)境保護(hù)總局2007年10月頒布）

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

同位素isotope

質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子。

穩(wěn)定同位素stableisotope

指原子核穩(wěn)定、其本身不會自發(fā)地發(fā)生衰變或核裂變的同位素。

天然的穩(wěn)定同位素naturalstableisotope

自從核合成以來就保持穩(wěn)定的同位素，常見的有氫、氧、碳、氮、硫同位素。

1

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同位素豐度isotopeabundance

同位素原子在元素原子數(shù)中所占的比例。

δ值theδvalue

表示穩(wěn)定同位素豐度的變化，用樣品同位素比值與標(biāo)準(zhǔn)值的相對差異表述（‰）。

同位素分餾isotopicfractionation

在同一系統(tǒng)中某些元素的同位素以不同比值分配到兩種物質(zhì)或相態(tài)中的現(xiàn)象。

同位素分餾系數(shù)isotopefractionationfactor

A-B

兩種物質(zhì)或相態(tài)間同位素分餾程度的大小，其數(shù)值按公式（1）計(jì)算。

????

δ+1000

α=A

A-B1000

δB+（1）

式中：

δA——硫同位素在A物質(zhì)或相態(tài)中的δ值，單位：‰

δB——硫同位素在B物質(zhì)或相態(tài)中的δ值，單位：‰

污染來源解析sourceapportionment

通過分析環(huán)境中污染物和污染源樣品的物理、化學(xué)性質(zhì)，定性識別污染源并定量描述各污染源的貢

獻(xiàn)率。

CMB模型thechemicalmassbalancemodel

化學(xué)質(zhì)量平衡模型，是當(dāng)前廣泛應(yīng)用于顆粒物污染來源解析的一種受體模型。

4硫同位素組成的測定

監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)

4.1.1環(huán)境受體監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)方法

4.1.1.1宜采用現(xiàn)有的按HJ664要求設(shè)置的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位；

4.1.1.2區(qū)域最少監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量參照HJ664-2013中按面積設(shè)置的要求（表1）。

2

DB3502/T103—2023

表1區(qū)域最少監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量

區(qū)域面積（km2）最少監(jiān)測點(diǎn)數(shù)

<201

20~502

50~1004

100~2006

200~4008

按每22區(qū)域面積設(shè)個

>40050km~60km1

監(jiān)測點(diǎn)，并且不少于10個點(diǎn)

4.1.2污染源監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)方法

4.1.2.1固定污染源：按GB/T16157規(guī)定進(jìn)行固定污染源監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)，并調(diào)查對當(dāng)?shù)豍M2.5濃度造

成影響的周邊地區(qū)主要耗煤、焦炭、殘?jiān)汀⒅赜?、柴油等及其它PM2.5排放量較大單位（特別關(guān)注高

架點(diǎn)源）的燃料產(chǎn)地、使用量和PM2.5排放量；

4.1.2.2移動污染源：根據(jù)《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》的要求進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)；

4.1.2.3揚(yáng)塵源：根據(jù)《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》的要求進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)；

4.1.2.4海鹽粒子：根據(jù)《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》的要求進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)。

監(jiān)測頻次與時間

4.2.1環(huán)境受體監(jiān)測頻次與時間

每個季節(jié)都應(yīng)進(jìn)行樣品采集（春季：3月～5月，夏季：6月～8月，秋季：9月～11月，冬季：12

月～2月），環(huán)境受體監(jiān)測點(diǎn)位所采集的樣品數(shù)應(yīng)大于主要潛在源類的數(shù)目。根據(jù)城市PM2.5年平均濃

度水平，采用HJ656中的中流量采樣器進(jìn)行樣品采集，單一環(huán)境樣品的采集時間為1天～2天；對于

3

PM2.5年平均濃度低于0.020mg/m的區(qū)域，宜使用HJ656中的大流量采樣器，進(jìn)行24小時的樣品采

集。

4.2.2污染源監(jiān)測頻次與時間

4.2.2.1固定污染源：選擇燃料消耗量及PM2.5排放量較大的污染源，一年中至少進(jìn)行1次監(jiān)測，每

個污染源至少采集3個樣品；

4.2.2.2移動源：一年中至少進(jìn)行1次監(jiān)測，每個污染源至少采集3個樣品；

4.2.2.3揚(yáng)塵源：一年中至少進(jìn)行1次監(jiān)測，每個污染源至少采集3個樣品；

4.2.2.4海鹽粒子：每季節(jié)進(jìn)行1次樣品采集，每次采集3個樣品。

樣品采集與保存

4.3.1環(huán)境受體樣品采集與保存

4.3.1.1按HJ656要求進(jìn)行環(huán)境樣品采集；

3

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4.3.1.2樣品保存：硫穩(wěn)定同位素的半衰期長、具備長期保存的條件，但應(yīng)將樣品保存于陰涼干燥處

密封保存，確保保存過程不因其它物質(zhì)污染而造成樣品δ值變化。

4.3.2源樣品采集與保存

4.3.2.1固定污染源：采用煙道直接采樣法，使用包含玻璃纖維過濾介質(zhì)的PM2.5采樣器，并盡量規(guī)

避濕法除塵或脫硫過程煙氣攜帶液體對PM2.5的硫同位素組成的影響，按HJ836進(jìn)行樣品采集；同步

采集1個燃料樣品，用于研究同位素分餾規(guī)律；

4.3.2.2移動污染源：根據(jù)汽車總質(zhì)量、燃料類型，按GB3847-2018、GB17691-2018、GB18352.3-

2016的相應(yīng)要求進(jìn)行顆粒物樣品采集，并同步采集1個燃料樣品，用于研究同位素分餾規(guī)律；

4.3.2.3揚(yáng)塵源：按《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》收集各揚(yáng)塵源顆粒物，按該指南

的要求進(jìn)行再揚(yáng)塵并采集PM2.5，獲得揚(yáng)塵樣品；

4.3.2.4海鹽粒子：根據(jù)《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》中海鹽粒子的采集方法，進(jìn)

行PM2.5樣品采集；

4.3.2.5樣品保存：按4.3.1.2的要求進(jìn)行樣品保存。

監(jiān)測項(xiàng)目

3434

硫同位素組成，即δ值、以δSSA-ST表述，并按DZ/T0184.15規(guī)定換算成相對國際標(biāo)準(zhǔn)的δSV-CDT

值（摘錄于DB35/T1747中的相應(yīng)條款）。

(34S/32S)

34（）SA1103（）

δSSA-ST‰=3432?×2

(S/S)ST

式中：

34

δSSA-ST——硫同位素δ值，單位：‰

3432樣品硫同位素豐度比值

(S/S)SA——

3432標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)硫同位素豐度比值

(S/S)ST——

測定方法

按DZ/T0184.15方法進(jìn)行源樣品和環(huán)境樣品的分析測試。

監(jiān)測過程的質(zhì)量保證與控制

監(jiān)測過程的質(zhì)量保證與控制措施，應(yīng)符合所采用標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定；當(dāng)固定污染源使用不同來源的燃

料時，應(yīng)重新進(jìn)行污染源監(jiān)測。

5污染來源解析

源解析的原理

4

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利用穩(wěn)定同位素組成的“指紋”特征，通過對污染源和環(huán)境受體硫同位素組成的監(jiān)測；采用CMB

受體模型，輸入源成分譜和環(huán)境受體樣品成分譜信息，計(jì)算并獲得各污染源的貢獻(xiàn)率。

環(huán)境受體同位素組成特征分析

同位素組成特征是衡量污染來源解析結(jié)果合理性的重要依據(jù)，它具有明顯的區(qū)域特征，該特征與硫

污染源密切相關(guān)。

分別按同位素組成的年平均值及其分布范圍、季節(jié)平均值及其分布范圍進(jìn)行同位素組成的統(tǒng)計(jì)，根

據(jù)不同季節(jié)的氣候特征分析受到來自氣流方向帶有標(biāo)識特征的硫污染源影響情況。

成分譜庫的建立

5.3.1源成分譜庫

根據(jù)4.3.2所采集樣品的分析結(jié)果，統(tǒng)計(jì)PM2.5的硫同位素δ值和標(biāo)準(zhǔn)偏差（要求監(jiān)測報告必須提

供樣品的測量標(biāo)準(zhǔn)偏差，同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值與測量標(biāo)準(zhǔn)偏差），按能源種類、產(chǎn)地、使用單位及

相應(yīng)的硫同位素δ值和標(biāo)準(zhǔn)偏差等信息建立數(shù)據(jù)庫（對于濕法除塵或脫硫過程煙氣攜帶液體的污染源

及船舶、飛機(jī)等不易進(jìn)行樣品采集的污染源，根據(jù)燃料硫同位素組成按同種燃料的同位素分餾系數(shù)，換

算獲得該污染源的硫同位素δ值）；不斷收集污染源資料并將其納入數(shù)據(jù)庫中，完善和更新數(shù)據(jù)庫，確

保來源解析的準(zhǔn)確可靠。

5.3.2環(huán)境受體成分譜庫

首先建立的是某一季節(jié)不同監(jiān)測點(diǎn)位的成分譜，包括PM2.5的硫同位素δ值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，并通過計(jì)

算平均值得到該季節(jié)各點(diǎn)位的平均值，代表該季節(jié)區(qū)域成分譜；全年各點(diǎn)位成分譜和區(qū)域平均值則是通

過將各個季節(jié)的成分譜按照其監(jiān)測天數(shù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到。

污染來源解析

5.4.1源成分譜的選擇

對不同產(chǎn)地燃料的消耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)排序，選擇消耗量較大或?qū)ΡO(jiān)測點(diǎn)位潛在影響較大的能代表當(dāng)

地主要污染來源的燃料，并從源成分譜庫中獲取其源同位素組成的監(jiān)測值；選擇不同季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向、次

主導(dǎo)風(fēng)向上可能對當(dāng)?shù)卦斐捎绊懙耐鈦碓矗鶕?jù)其能源種類和產(chǎn)地從源成分譜庫中獲取代表外來污染

源的源同位素組成監(jiān)測值。

5.4.2CMB模型計(jì)算

穩(wěn)定同位素組成的“指紋”特征和PM2.5的硫同位素在燃燒過程中產(chǎn)生同位素分餾、但顆粒物在大

氣環(huán)境擴(kuò)散過程中未產(chǎn)生明顯同位素分餾的特點(diǎn)，符合CMB模型的假設(shè)條件。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)大氣PM2.5

的硫同位素的監(jiān)測結(jié)果，利用CMB模型及源成分譜，按有效方差加權(quán)最小二乘法的模型算法（USEPA

推薦方法）進(jìn)行PM2.5的硫來源解析。

=×（3）

34????

??????????????????????????∑????=1????????????????

式中：

——監(jiān)測點(diǎn)位或區(qū)域PM2.5硫同位素δ值的平均值；

34

??????????????????????????5

DB3502/T103—2023

——i種源的硫同位素δ值；

種源的硫同位素貢獻(xiàn)值。

????????——i

將及所選擇的主要污染源的測定值代入公式（），求出各類污染源的貢獻(xiàn)率，各類

????????δi3Ci

污染源的貢獻(xiàn)率應(yīng)符合同位素組成特征。模式的輸入數(shù)據(jù)包括同位素組成文件和不確定度文件，其中不34

??????????????????????????

確定度文件為同位素組成監(jiān)測過程的不確定度分析結(jié)果（包括樣品分析和保存過程的不確定度，一般＜

10%）。

5.4.3CMB模型擬合優(yōu)度的診斷

為了驗(yàn)證源貢獻(xiàn)值的有效性和CMB模型擬合的優(yōu)良程度，采用公式（4）進(jìn)行準(zhǔn)確度評估（要求：

相對偏差≤±10%）和回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)（要求：r≥0.8）或根據(jù)2007年10月國家環(huán)境保護(hù)總局頒

布的《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法（第四版增補(bǔ)版）》中表7-1-2中的T-統(tǒng)計(jì)（TSTAT）、x2檢驗(yàn)進(jìn)行

CMB模型擬合的優(yōu)良程度評估（摘錄于DB35/T1747中的相應(yīng)條款）。

相對偏差=3434×100%（4）

???????????????????????????????????????????????????????????????

34

??????????????????????????

式中：

——擬合監(jiān)測點(diǎn)位或區(qū)域硫同位素δ值的平均值。

34

????????????????????????????????????

5.4.4源解析結(jié)果

根據(jù)CMB模型計(jì)算結(jié)果、CMB模型擬合優(yōu)度診斷合格、與同位素組成特征相符合、與

34

的相對偏差最小的原則，確定源解析的最終結(jié)果。??????????????????????????

34

????????????????????????????????????

源解析報告

源解析報告的內(nèi)容參照附錄A的要求。

6

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A

A

附錄A

（資料性）

大氣PM2.5的硫來源解析報告內(nèi)容

來源解析技術(shù)報告建議按以下內(nèi)容編寫，可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r適當(dāng)增減報告內(nèi)容。

A.1前言

簡述任務(wù)來源，監(jiān)測和解析任務(wù)實(shí)施單位，來源解析區(qū)域、時間等簡要說明。

A.2總論

A.2.1自然條件

包括地理位置、地形地貌、氣象條件、自然因素對大氣污染的影響等。

A.2.2社會